Vol: 2 No.1 Maret 2013
ISSN : 2302-2949
MEMBANGUN SISTEM CLOUD COMPUTING DENGAN IMPLEMENTASI LOAD BALANCING DAN PENGUJIAN ALGORITMA PENJADWALAN LINUX VIRTUAL SERVER PADA FTP SERVER Yoppi Lisyadi Oktavianus Program Studi Studi Teknik Elektro, Fakultas teknik teknik Universitas Andalas Email:
[email protected]
ABSTRAK Cloud computing adalah teknologi baru yang sedang hangat dibahas oleh pakar teknologi informasi. Teknologi cloud computing hadir untuk menjawab tantangan akan kebutuhan teknologi komputasi yang semakin efisien. Banyak Banyak hal yang yang dapat diimplementasikan diimplementasikan dengan teknologi cloud computing seperti layanan penyimpanan, aplikasi dan lain-lain. Dalam Penelitian ini teknologi cloud computing diimplementasikan diimplementasikan dengan layanan layanan aplikasi FTP (File Transfer Transfer Protocol). Melalui Melalui proses teknologi teknologi virtualis virtualisasi, asi, 3 server server FTP dibangun dibangun dalam dalam bentuk bentuk virtual virtual didalam didalam satu komput komputer er server hypervisor yang dapat diakses melalui jaringan. jaringan. Demi terciptanya ketersediaan ketersediaan layanan FTP yang handal, handal, maka digunakan teknologi load balancing high availability dengan aplikasi LVS (Linux Virtual Server) dan memakai metode metode direct routing. Algoritma penjadwalan yang yang digunakan, yaitu : least connection (LC),weighted least connection (WLC), source hashing (SH), shortest expected delay (SED), dan never queue (NQ). Berdasarkan hasil pengujian, sistem cloud computing memiliki tingkat efisiensi pemanfaatan resource yang lebih lebih efisien dari sistem konvensional dengan pemanfaatan processor sampai sampai 51% dan memori memori 53%, serta peformansi peformansi yang yang lebih baik baik dari sistem konvens konvensional ional dengan dengan response response time rata-rata rata-rata 0,998787 0,998787 ms dan throughput throughput rata-rata rata-rata 10789997,75 10789997,75 Bps. Algoritma Algoritma never never queue (NQ) dipilih sebagai sebagai algoritma algoritma terbaik terbaik dari 4 algoritma algoritma lainnnya pada sistem sistem load balancing balancing berdasarkan berdasarkan response response time ratarata yang paling paling kecil yaitu 0,926667 0,926667 ms dan throughput throughput rata-rata rata-rata yang paling paling besar yaitu 10862038 10862038 Bps Kata kunci : Cloud computing , hypervisor hypervisor,, virtual, virtual, load balancing balancing high availabilit availabilityy , Linux Virtual Virtual Server Server (LVS), FTP server, server, response response time dan throughput.
I.
PENDAHULUAN
Cloud computing dalam pengertian bahasa Indonesia yang diterjemahkan diterjemahkan menjadi komputasi awan, beberapa tahun terakhir ini telah menjadi "Hot word" di dunia teknologi informasi (TI)[2]. Bahkan pakar teknologi informasi Indonesia Onno W. Purbo, pada akhir tahun 2012 sering mengadakan seminar tentang cloud computing . Cloud computing merupakan metafora dari jaringan komputer/ internet, dimana cloud (awan) merupakan penggambaran dari jaringan komputer/ internet yang diabstraksi dari [2] infrastruk infrastruktur tur komplek komplekss yang disembuny disembunyikan ikan . Pada cloud computing sumber daya seperti processor/computing processor/computing power, power, storage, network,
Jurnal Nasional Teknik Elektro
sofware menjadi abstrak (virtual) dan diberikan sebagai sebagai layanan layanan di jaringan/ jaringan/ internet internet[4]. Dengan menggunakan teknologi cloud computing kita dapat menggabungkan beberapa perangkat komputer menjadi satu kesatuan (cluster (cluster ) dan membuat membuat banyak server pada server pada satu perangkat komputer dengan virtualisasi. Jadi bisa dikatakan cloud computing merupakan penggabungan penggabungan teknologi jaringan komputer, komputer, virtualisasi dan cluster. Cloud computing tercipta karena timbulnya kendala seperti keterbatasan atau pemborosan resource komputer yang menye babkan terhambat terhambat dan tidak maksimalnya maksimalnya beberapa kegiatan perkomputasian. perkomputasian. Agar terciptanya efisiensi, perusahaan-perusahaan besar di bidang TI (Teknologi (Teknologi Informasi) Informasi) pun sekarang beralih menggunakan teknologi cloud
25
Vol: 2 No.1 Maret 2013
ISSN : 2302-2949
computing . Dalam penelitian ini infrastruktur cloud computing yang dibangun adalah private cloud yang diimplementasikan di jaringan lokal Universitas Andalas. Sedangkan model layanan cloud computing yang dipakai yaitu Software as a Service (SaaS) dimana aplikasi FTP sebagai layanan dari cloud computing tersebut. Untuk meningkatkan layanan FTP yang handal pada cloud computing, Maka pada penelitian ini digunakan teknologi load balancing high availability. Load balancing high availability dibuat melalui aplikasi linux virtual server dan memakai metode direct routing . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil perbandingan efisiensi tingkat pemanfaatan resource dan peformansi antara server tunggal konvensional dengan sistem cloud computing serta mengetahui hasil perbandingan 5 algoritma penjadwalan linux virtual server. Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Cloud computing dibangun dengan menggunakan hypervisor Proxmox VE 1.9 dengan engine virtualisasi KVM (Kernel based Virtual Manager). 2. Tidak membahas sisi keamanan. 3. Pengalamatan menggunakan IP versi 4. 4. Parameter perbandingan tingkat pemanfaatan resource dan peformansi yang akan dianalisa pada server tunggal konvensional dengan sistem cloud computing yaitu CPU utilisasi, pemakaian memori, response time dan throughput . 5. Implementasi load balancing high availibility menggunakan aplikasi linux virtual server (LVS) dengan metode direct routing (LVS-DR). 6. Parameter peformansi pada load balancing high availability yang akan dianalisa yaitu response time dan throughput . 7. Algoritma penjadwalan yang akan diuji adalah Least Connection (lc), Weighted Least Connection (wlc), Source Hashing (sh), Shortest Expected Delay (sed), dan Never Queue (nq). 8. Protokol yang akan diuji adalah FTP. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1.
Jaringan Komputer[3]. Jaringan komputer adalah
Jurnal Nasional Teknik Elektro
kumpulan
beberapa komputer yang dihubungkan melalui media fisik dan perangkat lunak dalam suatu jaringan yang memfasilitasi komunikasi antara komputer-komputer tersebut. komputer dapat dibagi menjadi empat jenis, yaitu: a. LAN ( Local Area Network ) b. MAN ( Metropolitan Area Network ) c. WAN (Wide Area Network ) d. Internet 2.2.
Virtualisasi Virtualisasi adalah sebuah teknik atau cara untuk membuat sesuatu dalam bentuk [5] abstrak/virtual . Pengelola virtualisasi biasa disebut sebagai hypervisor, merupakan jenis perangkat lunak yang menciptakan "mesin virtual" yang beroperasi secara terpisah dari satu sama lain pada komputer umum. Dalam perkembangannya hypervisor dibagi dalam 2 tipe, yaitu[6] : a) Hypervisor tipe 1 Hypervisor tipe 1 disebut dengan hypervisor native/bare metal, yaitu hypervisor yang dapat langsung dijalankan pada hardware server yang kosong (bare metal) tanpa kita install diatas sistem operasi pada komputer. Artinya hypervisor tipe 1 menjadi satu paket bersama sistem operasi pada komputer tersebut. b) Hypervisor tipe 2 Hypervisor tipe 2 disebut dengan hypervisor host/desktop, yaitu hypervisor yang berjalan diatas sistem operasi sehingga sebelum menggunakannya harus di-instal dulu pada sistem operasi untuk dapat menjalankan hypervisor tersebut. 2.3.
Cloud Computing. Cloud computing adalah sebuah model komputasi yang terkonfigurasi, dimana sumber daya seperti processor/computing power, storage, network, dan sofware menjadi abstrak (virtual) serta diberikan sebagai layanan di jaringan/internet menggunakan pola akses [4] remote . NIST (National Institute of Standarts and Technology) sebagai badan nasional standar dan teknologi Amerika Serikat memberikan definisi cloud computing yaitu suatu model untuk memberikan kenyamanan, on-demand akses jaringan untuk memanfaatkan bersama suatu sumber daya komputasi yang
26
Vol: 2 No.1 Maret 2013 terkonfigurasi (misalnya, jaringan, server , penyimpanan, aplikasi, dan layanan) yang dapat secara cepat diberikan dan dirilis dengan upaya manajemen yang minimal atau interaksi [1] penyedia layanan . Cloud computing menyediakan 3 model layanan yaitu [1]: a) Software as a Service (SaaS) b) Platform as a Service (PaaS) c) Infrastructure as a Service (IaaS) Sedangkan model penyebaran cloud computing menurut NIST (National Institute of Standarts and Technology) terdiri dari empat model, yaitu [1]: a) Private Cloud b) Community Cloud c) Public Cloud d) Hybrid Cloud 2.4.
[3]
FTP Server FTP merupakan singkatan dari File Transfer Protocol . FTP merupakan aplikasi yang memberikan akses/pertukaran transfer data antara dua komputer (client dan server ). Transfer file/data ini dapat terjadi antara komputer di jaringan lokal atau melalui internet. FTP biasanya menggunakan dua buah port untuk koneksi yaitu port 20 dan port 21 dan berjalan exclusively melalui TCP bukan UDP. FTP Server mendengar pada port 21 untuk incoming connection dari FTP client . Biasanya port 21 adalah command port dan port 20 adalah data port. [7]
2.5. Load balancing Load balancing adalah suatu proses dan teknologi yang dapat mendistribusikan tra fik ke beberapa server dengan menggunakan komputer/perangkat jaringan. Proses ini mampu mengurangi beban kerja setiap server , serta memungkinkan server untuk menggunakan bandwidth yang tersedia secara lebih efektif. Kefektifan kinerja server dapat terlihat dari 2 parameter berikut a) Response Time Response time adalah waktu yang dibutuhkan oleh server untuk memproses sebuah paket data yang datang dan menghasilkan sebuah paket data balasan. b) Throughput Throughput adalah bandwidth aktual
Jurnal Nasional Teknik Elektro
ISSN : 2302-2949 yang terukur pada ukuran waktu tertentu. Throughput dapat merepresentasikan kemampuan sebuah server untuk menyalurkan data dalam jaringan dalam satuan detik, oleh karena itu throughput menggambarkan bandwidth yang sebenarnya (aktual) pada suatu waktu tertentu. Pada load balancing juga terdapat istilah high availability, yaitu merupakan metode dimana load balancer dijaga keberadaannya dan dapat dimanfaatkan atau mengambil alih proses yang dilakukan oleh load balancer lain bilamana dibutuhkan. 2.6. Linux Virtual Server [7] Linux virtual server (LVS) merupakan aplikasi berbasis sistem operasi linux yang mampu mengarahkan koneksi jaringan ke beberapa server berbeda sesuai dengan algoritma penjadwalan dan memungkinkan kumpulan server untuk menawarkan layanan jaringan sebagai satu server virtual. Terdapat tiga teknik/metode yang dapat digunakan, yaitu : 1. Network Address Translation (LVSNAT). 2. Direct Routing (LVS-DR). 3. IP Tunneling (LVS-TUN). Ada beberapa jenis algoritma penjadwalan yang dapat diterapkan pada sistem linux virtual server pada proses distribusi request kepada real server , antara lain yaitu: 1. Round Robin (rr). 2. Weighted Round Robin (wrr). 3. Least Connection (lc). 4. Weighted Least Connection (wlc). 5. Locality Based Least Connection (lblc). 6. Locality Based Least Connection With Replication (lblcr). 7. Destination Hashing (dh). 8. Source Hashing (sh). 9. Shortest Expected Delay (sed) . 10. Never Queue (nq) . III.
PERANCANGAN DAN PENGUJIAN
3.1.
PERANCANGAN Berikut sistem server konvensional dan cloud computing yang dirancang : A. Sistem Konvensional a) 1 FTP server konvensional B. Sistem cloud computing a) 1 Server hypervisor b) 2 Linux director virtual
27
Vol: 2 No.1 Maret 2013 c) 3 FTP server virtual Sistem dirancang dengan menggunakan perangkat keras dan lunak sebagai berikut : A. Perangkat keras Komputer server hypervisor dan tunggal konvensional ACER build Processor: Intel (R) Core (TM) i3-2100 CPU @3.1 GHz (4 CPU) Memory 4096 MB RAM Storage HDD 465 GB Ethernet Card: Realtek PCIe GBE Family Controller B. Perangkat lunak Perangkat lunak yang digunakan pada penelitian ini, yaitu: 1. Sistem Operasi a. Komputer tunggal server konvensional menggunakan sistem operasi Ubuntu dekstop 11.04. b. Komputer yang berfungsi sebagai hypervisor menggunakan sistem operasi Proxmox 1.9. c. Komputer virtual server sebanyak 5 unit dengan 3 unit FTP server menggunakan sistem operasi Ubuntu dekstop 11.04 dan 2 linux director menggunakan sistem operasi Ubuntu server 11.04. d. Komputer client menggunakan sistem operasi Windows 7 ultimate 2. vsftpd (FTP server) 3. Ipvsadm dan keepalived 4. Filezilla FTP client 5. Wireshark
3.2.PENGUJIAN Pada pengujian perbandingan tingkat pemanfaatan resource dan peformansi dilakukan perbandingan server tunggal konvensional dengan server yang ada pada cloud computing berdasarkan parameter CPU utilisasi, pemakaian memori response time dan throughput . Sedangkan pengujian unjuk kerja load balancing high availibility dan perbandingan algoritma penjadwalannya pada sistem cloud computing akan dilakukan dengan menggunakan 5 algoritma penjadwalan, yaitu Least Connection (lc), Weighted Least Connection (wlc), Source Hashing (sh), Shortest Expected Delay (sed), dan Never
Jurnal Nasional Teknik Elektro
ISSN : 2302-2949 Queue (nq). Serta pada pengujian akan dibuat 6 kondisi yaitu : 1. Semua linux director dan server hidup 2. Semua linux director hidup dan 1 FTP server mati 3. Semua linux director hidup dan 2 FTP server mati 4. linux director master mati dan semua FTP server hidup 5. linux director master mati dan 1 FTP server mati 6. linux director master mati dan 2 FTP server mati Skema pengujian dapat dilihat dari gambar 3.1 dan gambar 3.2 serta skema load balancing pada gambar 3.3.
Gambar 3.1. Skema Jaringan Pengujian Server Tunggal Konvensional
Gambar 3.2. Skema Jaringan Pengujian Cloud computing Dengan Load Balancing High Availibility
28
Vol: 2 No.1 Maret 2013
ISSN : 2302-2949 4.2.
Perbandingan Peformansi Antara Server Tunggal Konvensional Dengan Sistem Cloud Computing Berdasarkan Response Time dan Throughput
A.
Response time Hasil pengamatan response time antara server tunggal konvensional dengan sistem cloud computing dapat dilihat pada gambar 4.2
Gambar 3.3. Load Balancing HighAvailibility IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Perbandingan Efisiensi Tingkat Pemanfaatan Resource Antara Server Tunggal Konvensional Dengan Sistem Cloud Computing Berdasarkan CPU Utilisasi dan Pemakaian Memori
Hasil pengamatan CPU utilisasi dan pemakaian memori dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.2 Response Time (ms) Server Tunggal Konvensional dan Sistem Cloud Computing
Server tunggal konvensional dan sistem cloud computing sama-sama memanfaatkan satu komputer fisik, akan tetapi dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa response time rata-rata sistem cloud computing lebih kecil dari response time rata-rata server tunggal konvensional. response time rata-rata server tunggal konvensional 1.2354 ms dan response time rata-rata cloud computing 0.998787 ms. B.
Throughput Hasil pengamatan throughput antara server tunggal konvensional dengan sistem cloud computing dapat dilihat pada gambar 4.3
Gambar 4.2 CPU utilisasi dan pemakaian memori Server Tunggal Konvensional dan Sistem Cloud Computing
Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pemanfaatan processor dan memori pada server tunggal konvensional yaitu 10% dan 12%, sedangkan pada sistem cloud computing pemanfaatan processor dan memori yaitu 51% dan 53% dengan 3 server dan 2 director di dalam sistem tersebut.
Jurnal Nasional Teknik Elektro
Gambar 4.3 Throughput (Bps) Server Tunggal Konvensional Dengan Sistem Cloud Computing
29
Vol: 2 No.1 Maret 2013
ISSN : 2302-2949
Pada gambar 4.3 menunjukkan sistem cloud computing mendapatkan throughput ratarata lebih tinggi dari server tunggal konvensional throughput rata-rata server tunggal konvensional 10271017 Bps dan rata-rata throughput cloud computing 10789997.75 Bps. [2] V.
1.
2.
3.
4.
5.
KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dari penelitian ini Pemanfaatan resource komputer untuk server tunggal konvensional dinilai tidak efisien dan tidak maksimal karena pemanfaatan processor dan memori hanya 10% dan 12%. Sistem cloud computing memiliki peformansi yang lebih baik dari server tunggal konvensional. Sistem load balancing pada cloud computing dapat menambah kehandalan sistem karena dapat menggabungkan banyak server yang diakses oleh client. Pada penelitian ini disimpulkan bahwa algoritma never queue (nq) dipilih sebagai algoritma terbaik untuk aplikasi FTP dibandingkan 4 algoritma lainnya. Algoritma never queue (nq) dipilih sebagai algoritma terbaik pada sistem load balancing untuk ftp server , karena menunjukkan hasil uji response time rata-rata yang lebih kecil yaitu 0.926667 ms dan throughput rata-rata yang didapatkan lebih tinggi dibandingkan algoritma lainnya yaitu 10862038 Bps.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[3]
[4]
[5]
[6] [7]
Definition of Cloud Computing”. Computer Security Division Information Technology Laboratory National Institute of Standards and Technology. Gaithersburg USA ,Sumber: http://www.nist.gov/itl/cloud/upload/clou d-def-v15.pdf. Hurwitz, Judith, et.al. 2010. Cloud Computing for Dummies. Wiley Publishing. Indiana. Satria, Rico. 2009. “Membangun FTP Server pada Windows Server 2008 di Lembaga Penyiaran Publik TVRI”. Bogor : IPB Purbo , Onno W. 2011. “Petunjuk Praktis Cloud Computing Mengunakan Open Source “. Jakarta, Sumber: http://kambing.ui.ac.id/onnopurbo/ebookvoip/OWP-20110701-petunjuk-praktiscloud-computing-menggunakanopensource.pdf. Novan. “Pengertian Virtualisasi” .10 september 2011. diakses pada 20 Desember 2011 http://en.wikipedia.org/wiki/Hypervisor ,diakses pada 2 januari 2012 Sagala, M.A. 2010.”Implementasi Load Balancing Pada Web Server”. Medan : Universitas Sumatera Utara.
Biodata Penulis Yoppi Lisyadi Oktavianus , Lahir di Padang, 19 Oktober 1989. Menamatkan Sekolah di SMA negeri 2 Padang tahun 2007 dan S1 di Jurusan Teknik Elektro Universitas Andalas (UNAND) Padang tahun 2012 bidang Elektronika dan Telekomunikasi.
[Mell, P.,dan Grance, T. 2011. “The NIST
Jurnal Nasional Teknik Elektro
30